Question

17．2014年10月，北京、哈爾濱等多個(gè)北方城市出現(xiàn)嚴(yán)重霧霾天氣，多所學(xué)校被迫停課，造成霧霾的“罪魁”之一是汽車尾氣．當(dāng)今汽車尾氣處理主要經(jīng)三元催化器處理，其主要污染物（CO、NO_x，碳?xì)浠�合物）可自發(fā)的相互反應(yīng)變成無害氣體，減少環(huán)境污染，其反應(yīng)原理之一：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO（g）△H，回答下列問題：
（1）現(xiàn)已知下列反應(yīng)：
①N2（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.8kJ/mol
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H₂=-221.2kJ/mol
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-393.6kJ/mol
則△H與△H₁、△H₂、△H₃之間的關(guān)系是：△H=2△H₃-△H₂-△H₁，反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）屬于放熱反應(yīng)．（填“吸熱”或“放熱”）
（2）為了測(cè)定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率，某研究性學(xué)習(xí)小組在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，收集一定量的汽車尾氣，并將其轉(zhuǎn)入催化反應(yīng)器，在某溫度下，用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度部分?jǐn)?shù)據(jù)記錄如下：

時(shí)間/s	0	2	3	4
C（NO0（×10-4mol•L-1）	20.0	3.00	2.00	2.00
C（CO）（×10-3mol•L-1）			2.70

前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CO）=8.5×10^-4mol/（L．s）；
（3）該小組還研究了向絕熱、恒容的密閉容器中通入CO、NO使其在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得正反應(yīng)的速率如下圖所示，t₁=△t₂，則：
①NO的轉(zhuǎn)化率在a～b段和b～c段的轉(zhuǎn)化率關(guān)系為：α_a-b＜α_b-c（填“＞”、“＜”或“=”）．
②a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)，哪個(gè)點(diǎn)表示化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)d；
③解釋c點(diǎn)前后速率變化的原因這是一個(gè)放熱反應(yīng)，一開始反應(yīng)放出熱量使體系的溫度升高，此時(shí)溫度是影響反應(yīng)速率的主要因素，隨溫度的升高，反應(yīng)速率加快，所以一開始時(shí)反應(yīng)速率在增大；c點(diǎn)后隨反應(yīng)的進(jìn)行反應(yīng)物的濃度減少，反應(yīng)物濃度的變化是影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，所以c點(diǎn)后反應(yīng)速率減少．．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO）；
（3）化學(xué)平衡圖象題，根據(jù)圖象開始階段反應(yīng)速率逐漸增大，說明反應(yīng)剛開始時(shí)溫度升高對(duì)正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對(duì)正反應(yīng)速率的影響，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，c點(diǎn)反應(yīng)速率還再變化，而不是固定不變，只有不再隨時(shí)間的變化而變化，才是平衡狀態(tài)，△t₁=△t₂時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化量，看a～b段和b～c段斜率大�。�

解答 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221.0kJ•mol^-1
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
所以△H=2△H₃-△H₂-△H₁，即③×2-①-②得到熱化學(xué)方程式：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ•mol^-1，故答案為：2△H₃-△H₂-△H₁；放熱；
（2）v（NO）=（2.00×10^-3mol/L-3×10^-4mol/L）÷2s=8.5×10^-4mol/（L．s），故答案為：8.5×10^-4mol/（L．s）；
（3）①根據(jù)曲線的斜率可知b～c段反應(yīng)速率快，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率大，所以α_a-b＜α_b-c，故答案為：＜；
②根據(jù)圖象可知d點(diǎn)反應(yīng)速率還再變化，因此d點(diǎn)是平衡狀態(tài)，故答案為：d；
③該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，一開始反應(yīng)放出熱量使體系的溫度升高，隨溫度的升高，反應(yīng)速率加快，c點(diǎn)后隨反應(yīng)的進(jìn)行反應(yīng)物的濃度減少，反應(yīng)物濃度的變化是影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，所以c點(diǎn)后反應(yīng)速率減少，故答案為：這是一個(gè)放熱反應(yīng)，一開始反應(yīng)放出熱量使體系的溫度升高，此時(shí)溫度是影響反應(yīng)速率的主要因素，隨溫度的升高，反應(yīng)速率加快，所以一開始時(shí)反應(yīng)速率在增大；c點(diǎn)后隨反應(yīng)的進(jìn)行反應(yīng)物的濃度減少，反應(yīng)物濃度的變化是影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，所以c點(diǎn)后反應(yīng)速率減少．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式中蓋斯定律的運(yùn)用、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素等，難度中等，注意基礎(chǔ)知識(shí)的積累掌握．